ABC pomp ciepła. Kolektor w poziomie

Zobacz artykuł w wersji pdf  pdf pdf   

Aby spełniały swoje zadanie, nieodzowne jest, podobnie jak w przypadku sond pionowych, właściwe zaprojektowanie, poprzedzone analizą gruntu, fachowe wykonanie prac ziemnych i odpowiednie przygotowanie do eksploatacji.

Powszechnie uważa się, że dolne źródło pompy ciepła w postaci kolektora poziomego jest łatwiejsze i tańsze w wykonaniu w porównaniu do sondy pionowej. Wynika to głównie z tego powodu, że do wykonania kolektora poziomego nie jest konieczne stosowanie specjalistycznego i drogiego sprzętu w postaci wiertnicy. Wystarcza taki sprzęt jak: koparka, spychacz i zagęszczarka gruntu (nie zawsze stosowana) oraz sporadycznie kolumna wywrotek. Sprzęt ten jest powszechnie dostępny.

Ostatecznie jednak, zarówno o trudnościach wykonania, jak i o wysokości kosztów będą decydować warunki lokalne. Inaczej będą się one przedstawiać, gdy teren będzie otwarty i dostępny, inaczej, gdy trzeba będzie np. wykarczować stare drzewa lub przenieść podziemne instalacje w inne miejsce. Karczowanie drzew liściastych i iglastych powyżej 5 lat wymaga odpowiedniego zezwolenia urzędu gminy lub miasta.

Kolektor poziomy potrzebuje znacznie większej powierzchni terenu niż sonda pionowa. Ten wymóg może okazać się, w niektórych wypadkach, poważnym mankamentem. Nie można z góry określić wielkości potrzebnej powierzchni gruntu pod kolektor, nawet do pompy ciepła o ustalonej już mocy. Nie dobiera się wielkości powierzchni gruntu do pompy, lecz zawartość niezbędnej energii cieplnej w gruncie.

Dobór wielkości kolektora i tym samym powierzchni jest zadaniem dla projektanta i geologa. Geolog ocenia grunt pod względem wydajności energii i warunków regeneracji energetycznej gruntu w okresie letnim, a projektant na podstawie tych danych oblicza niezbędną wielkość powierzchni gruntu i projektuje kolektor zdolny przejmować z gruntu odpowiednią ilość energii cieplnej.

Dodatkowym parametrem, jaki należy wziąć pod uwagę, jest intensywność eksploatacji dolnego źródła. Przyjmuje się, że pompa ciepła nie powinna pracować, na ogrzewanie budynku i podgrzewanie wody użytkowej, dłużej niż 2400 godzin w ciągu roku. Ten warunek określa producent pompy ciepła, uwzględniając jej żywotność.

Projektant wspólnie z geologiem określa głębokość, na jakiej powinien być umieszczony kolektor poziomy. W tym celu wykorzystuje się mapę stref zamarzania gruntu, którą podaje Polska Norma PN/B-03020. Ogólnie przyjmuje się, że kolektor powinien być zagłębiony o 20 do 50 cm poniżej strefy zamarzania. Niezależnie od normy, która jednak określa strefy głębokości zamarzania w sposób bardzo ogólny, warto wziąć pod uwagę lokalne warunki geologiczne i doświadczenia.

Zbyt płytkie ulokowanie kolektora może spowodować, że znajdzie się on w zimie w obszarze zamrożonym i nie będzie w stanie dostarczyć niezbędnej ilości ciepła do budynku. Zbyt głębokie zakopanie może być przyczyną braku ciepła w kolejnych sezonach grzewczych z powodu niedostatecznej regeneracji gruntu w okresie letnim. W jednym i drugim wypadku będzie brakowało ciepła w budynku ze względu na źle funkcjonujące źródło dolne (kolektor poziomy), a nie ze względu na pracę samej pompy ciepła.

Użytkownik i tak będzie szukać przyczyn słabego ogrzewania w pompie, tak wynika to z dotychczasowych doświadczeń, i pretensje będzie kierować pod adresem producenta pompy. Nie będzie, przy tym, pamiętać i brać pod uwagę faktu, że dla zaoszczędzenia wydatków dolne źródło zostało wykonane „na wyczucie”, bez udziału geologa i profesjonalnego projektanta, o czym sam zadecydował.

Kolektor płaski wykonuje się z rur polietylenowych o średnicach 25, 32 lub 40 mm. Rury układa się w równoległą serpentynę i jest to najlepszy ze sposobów ułożenia rur pod ziemią. Inne ułożenie rur, np. spiralne, nie ma ekonomicznego uzasadnienia. Optymalne wykonanie kolektora poziomego polega na objęciu nim jak największego obszaru gruntu, a nie na umieszczeniu jak największej długości rur w gruncie.

Odległości pomiędzy rurami zależą od wydajności cieplnej gruntu i od średnicy samych rur kolektora. Obowiązuje zasada: im mniej wydajny energetycznie grunt, tym mniejsza średnica rur i mniejsza odległość pomiędzy rurami, oraz im bardziej wydajny grunt, tym większa średnica rur i ich odległość.

W przypadku gruntu zawierającego kamienie należy wykonać podsypkę z piasku pod rurą o grubości ok. 10 cm i tej samej grubości nad rurą. Pozwoli to zabezpieczyć rury przed uszkodzeniem lub punktowym zagnieceniem.

Cały kolektor poziomy składa się zwykle z kilku pętli połączonych z kolektorem zbiorczym. Pętle powinny mieć taką sama długość rur i być ułożone w podobny sposób (np. ta sama liczba zakrętów). Warunek ten wynika z potrzeby zachowania podobnych przepływów w każdej pętli i równomiernego, cieplnego obciążenia gruntu. Dla pewności równomiernego obciążenia gruntu i możliwości regulacyjnych przepływu stosuje się na każdej pętli mierniki przepływu odpowiedniego zakresu, rotametry. Liczbę i długość pętli, wielkość przepływu i zakres pomiarowy rotametrów oraz wielkość pompy dobiera projektant.

Zasypanie kolektora powinno być poprzedzone sprawdzeniem jego szczelności, niezależnie od tego, czy wykonywano połączenia rur, czy pętle wykonano z jednego kawałka. Niesprawdzenie szczelności przed zasypaniem może okazać się bardzo kosztowne. Sprawdzenie szczelności wykonuje się najczęściej przy użyciu wody lub płynu roboczego (roztworu glikolu propylenowego). Dla prawidłowej pracy kolektora należy zadbać o pełne odpowietrzenie wszystkich pętli. W tym celu do napełniania kolektora należy używać pomp o odpowiednio dużym wydatku i napełnić indywidualnie każdą z pętli. Aby było to możliwe, pętle powinny być wyposażone w zawory odcinające.

Na powierzchni kolektora poziomego nie można układać kostki brukowej, wylewać asfaltu, stawiać altan czy budynków itp. Teren kolektora poziomego powinien być odkryty, tak by słońce i deszcz w okresie lata mogły regenerować termicznie całą objętość gruntu obejmującą kolektor. Najbardziej pożądane byłoby uprawianie trawnika na powierzchni kolektora, połączone z częstym koszeniem i obfitym podlewaniem.

Właściciel kolektora poziomego, wspólnie z projektantem, powinien zadbać o naniesienie położenia kolektora na mapach do celów projektowych w lokalnym urzędzie geodezji. Uchroni to w przyszłości przed projektowaniem i realizacją innych instalacji podziemnych na obszarze kolektora i zapobiegnie jego zniszczeniu.

dr inż. Jan Siedlaczek

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij